復(fù)合金屬氧化物納米陣列的構(gòu)筑及其性能研究.pdf

1、隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，納米陣列材料得到了廣泛的關(guān)注。由于具有諸多的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)（特定的暴露晶面、尺寸可調(diào)、與基底粘結(jié)性好等），納米陣列材料在場(chǎng)發(fā)射材料、表界面材料、電化學(xué)電極、多相催化劑、傳感器等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。其中，基于復(fù)合過(guò)渡金屬氧化物的納米陣列，具有價(jià)格低廉、性質(zhì)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)優(yōu)越等特點(diǎn)，并且由于協(xié)同作用的存在，其往往表現(xiàn)出與相應(yīng)單體氧化物不同的理化性能，從而具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文中通過(guò)液相化學(xué)沉積法對(duì)不同復(fù)合

2、過(guò)渡金屬氧化物納米陣列進(jìn)行可控合成，研究了它們的生長(zhǎng)過(guò)程和催化及電化學(xué)性能。該研究為揭示形貌調(diào)控和性能優(yōu)化的關(guān)系提供了有價(jià)值的參考和依據(jù)。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、利用一步水熱共沉積的方法成功合成了NiCoFe-LDH納米片陣列，以其作為前驅(qū)體通過(guò)煅燒過(guò)程得到NiCoFe尖晶石氧化物納米片陣列，其作為結(jié)構(gòu)化催化劑對(duì)苯乙烯的選擇性氧化反應(yīng)表現(xiàn)出很高的催化活性（轉(zhuǎn)化率72％，苯甲醛選擇性64％）。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)證明，除了超薄多孔

3、納米片陣列具有較大的比表面積和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之外，Co元素的摻雜對(duì)催化活性的提高起了重要作用，主要?dú)w因于Co3+的摻雜為催化劑提供了更多的3+價(jià)活性位點(diǎn)。
　　2、發(fā)展了一步水熱法合成系列多級(jí)納米陣列的方法?；谙嚓P(guān)的實(shí)驗(yàn)探究，我們提出了一種在堿性水熱條件下使過(guò)渡金屬離子共沉積形成多級(jí)納米陣列的方法。其主要基于以下三點(diǎn):①當(dāng)兩種過(guò)渡金屬離子在堿性水熱體系中沉積生成多級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，其氫氧化物Ksp較小者先沉積，Ksp較大者后沉積。②過(guò)渡金屬

4、離子在特定堿性體系下沉積形成的氫氧化物或堿式碳酸化合物具有確定的晶體類(lèi)型和形貌特征。③晶格匹配的沉積物可以進(jìn)行二級(jí)生長(zhǎng)。通過(guò)查取金屬氫氧化物的相關(guān)數(shù)據(jù)，即可有目的性的合成相應(yīng)的多級(jí)納米陣列。在該方法的指導(dǎo)下，我們成功合成了多種過(guò)渡金屬離子摻雜的多級(jí)納米陣列(Zn2+/Ni2+，Co2+/Ni2+，Mn2+/Ni2+，Mn2+/Zn2+等)，證明了該方法的有效性。
　　3、通過(guò)一步水熱法合成了ZnO/NiO復(fù)合金屬氧化物多級(jí)介孔納米

5、陣列，研究了其生長(zhǎng)過(guò)程。證明了“Zn2+先沉積成柱，Ni2+后續(xù)沉積成片”的生長(zhǎng)過(guò)程，其主要?dú)w因于Zn(OH)2和Ni(OH)2在相應(yīng)條件下的溶度積不同。通過(guò)調(diào)控Zn2+/Ni2+的投料比例，我們還得到了ZnO/NiO納米片和納米棒陣列。對(duì)三者進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試表明，ZnO/NiO復(fù)合金屬氧化物多級(jí)納米陣列表現(xiàn)出比另外兩種一維和二維陣列材料更加優(yōu)異的超電容性能:放電電流密度為5 mA cm-2時(shí)，面積容量達(dá)到了6.23F·cm-2(15